符合测量
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北京大学实验报告
符合测量
【实验目的】
1 学习符合测量的基本方法
2 测量符合装置的分辨时间
3 用-βγ符合测得60Co 放射性活度 【实验原理】
（一） 符合法的一些基本概念
1. 符合事件。
符合事件是指两个或两个以上同时发生的事件。
符合法是利用符合事件来甄选符合事件的方法。
实际上，任何符合电路都有确定的符合分辨时间τ，它的大小与输入脉冲的宽度有关。
当两个脉冲的时间间隔小于时τ，一部分脉冲将重叠成大幅度脉冲，并触动成形电路输出一个符合脉冲；反之，就没有符合脉冲输出。
实际上符合事件是指相继发生的时间间隔小于符合分辨时间τ的事件，或者称为同时性事件。
2．真符合和偶然符合
符合电路的每个输入端都称为符合道。
现在讨论两个符合道的情况，例如，一个原子核联衰变时接连放射β和γ射线，这一对βγ、如果分别进入两个探测器，将两个探测器输出的脉冲引导符合电路输入端时，便可输出一个符合脉冲，这种一个事件和另一个事件具有内在因果关系的符合输出称真符合。
不具相关性的事件间的符合称为偶然符合。
3. 偶然符合与符合分辨时间
设有两独立的放射源1S 和2S ，分别用两符合道的探测器I 和II 记录。
两组源和探测器之间用足够厚的铅瓶隔开，在这种情况下，符合脉冲均为偶然符合，设两符合道的脉冲均为理想的宽度为τ的矩形脉冲，再设第一道的平均计数率为1m ，第二道的平均计数率为2m ，对于第一道的每一个脉冲，在前后共计2τ的时间范围内，若第二道进入
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脉冲的话，就可以引起偶然符合，其平均符合率就是22m τ。
现在第一道的平均计数率为1m ，则单位时间内偶然符合的计数平均为122m m τ，即122rc m m m τ=。
假设两个符合道的矩形脉冲宽度不等，分别为1τ和2τ，则1212()rc m m m ττ=+，此时的符合分辨时间为121
()2
τττ=
+。
4. 反符合电路、延迟符合电路
反符合电路与符合电路的逻辑功能正好相反。
两个符合道同时有脉冲输出时，无输出脉冲；
两个符合道中任一个道有脉冲输入时，有脉冲输出。
只要将输入脉冲分别输入甄别阈为0E 和0E E +∆的两个单稳态成形电路，再将它们的输出接反符合电路的两个输入端即可。
不同时发生的相关事件，如β衰变后处于激发态的核，要延迟一段时间才退激并发射γ粒
子，其平均延迟时间就等于此激发态的平均寿命。
对于这种相关事件，只要把第一事件的脉冲延迟一些时间，便可与第二个事件的脉冲同时达到符合电路而产生符合脉冲。
这种符合称为延迟符合。
（二）用-βγ符合测得60
Co 放射性活度
-βγ符合装置如讲义图。
两个探测器都采用闪烁计数器。
β探测器用塑料闪烁体，用
来测量β粒子，它对γ射线虽然也灵敏，但探测效率低。
γ探测器用NaI 闪烁体，另外有
铝屏遮盖罩，将60
Co 发出的β射线完全挡住，因而只能测量γ射线。
放射性同位素60Co 的半衰期是5.27a ，它的衰变是60
Co 放出一个β粒子后变成激发态
的60
NI ，它的寿命极短，在-1010s 内经过两次γ跃迁回到基态。
所以可以认为60Co 源一次
衰变放出一个β粒子和两个γ光子，β射线的最大能量为0.32MeV ，两种γ射线的能量分别为1.17MeV 和1.33MeV 。
经过公式推导可以得到放射源的活度D 为
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()()()'1
1
2
2''1
1
2
D=
2b
c
c
m m m m m m m m m
τ-----⋅
（三）测量符合分辨时间的两种方法 1.偶然符合方法测量分辨时间
测量偶然符合计数率rc m 和单道计数率1m 和2m ，可以得到符合分辨时间τ。
有公式
"122rc cb m m m m τ=+。
2.利用瞬时符合曲线方法测定符合的分辨时间 【实验内容】
1.阅读说明，了解仪器使用方法及操作步骤。
2.连接仪器，加高压，使之稳定，用脉冲发生器作为信号输入源，用示波器观察各级输出，调解放大倍数，使线性放大器输出的脉冲幅度的80%都在5~6V 。
同时用脉冲发生器的信号外触发示波器，观察放大器和定时单道分析器的输出信号的形状、幅度和时间。
3.用示波器观察符合电路的Ⅰ，Ⅱ监测信号及符合道输出，调节符合成形时间，使脉冲宽度为0.6s μ。
固定任一道”延时”于某一中间位置，改变另一道的延时时间d t ，测量线性放大器的扩大倍数，d t 改变间隔为0.1s μ，做出瞬时符合曲线，求出电子学分辨时间τ。
换上
60
Co 放射源，重新调节时间符合使βγ、的脉冲幅度均在5~6V ，做出瞬时符合曲线，并求
出物理分辨时间'
τ。
4.用-βγ符合测得60Co 放射性活度D ，分别测量物理量'''
1122c c
m m m m m m 、、、、、，每个量测三遍求平均，带入公式，求出放射源活度的实验值。
5.用衰变公式()()00exp exp ln2/D D t D t T λ=-=-（式中T 表示半衰期）求出理论上此放射源衰变至实验时的活度，在与实验中测得活度比较。
【实验数据】
1、脉冲信号的符合计数率数据
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结论：可得电子学分辨时间0.6
2s
τμ
==，而且可以看出输出信号是一个矩形波，最开始数据是由于系统开始测量的时候未经过足够的时间测量造成的。
2.60Co放射源的符合计数率的数据
结论：可得物理学分辨时间'0.7
2s
τμ
==，β放大为20*1.435，γ放大为200*1.04。
3.用-βγ符合测得60Co放射性活度数据
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结论：实验测得活度值为
()()()58
812689966.331109462570.337.7868710/min 11593.67148521.16710812689966.33110946
D --⋅-==⨯--⋅⋅⋅-⋅理论测值
650ln 2
exp(ln 2/) 4.6710exp(
13.6575)7.747810/min 5.27
D D t T -=-=⨯⋅⨯=⨯ 误差为
0.5%∆=
两幅瞬时符合曲线如下图：。
